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5G 增长轨迹——充满机遇和灵活性

作者:Matt McWhinney
业务发展经理 - 汽车和商用车辆

根据 Business Performance Innovation Network 2020 年 3 月的一项研究,近四分之三的移动服务提供商已开始推出 5G 网络,或计划在 2021 年第三季度前推出。而且,日常设备的设计都与 5G 兼容,以期实现广泛部署和采用。

而这只是冰山一角。正如本系列博客 #1 中所讨论的,5G 的推出将改变和促进从医疗保健到工业和汽车等行业类别中新兴技术的采用。它还将为关键通信基础设施网络带来强大的全新增强功能,而随着疫情迫使许多企业转向远程工作环境,这些网络已变得至关重要。

高速、低延迟的 5G 基础设施的采用是多方面的:它需要基础设施的建设,包括增加许多基站,以及 5G 网络的虚拟化。这就需要在建筑物内部和周围增加许多微型站点,并通过其他手段来扩展超高频 5G 网络。

天线、电力传输和其他连接器组件的优化将推动 5G 技术的广泛、快速应用,同时也将改变制造商设计流程的方式。

更高频率,更多基站

最高水平的 5G 带宽和速度性能通常将通过 30 GHz 以上的毫米波 (mmWave) 频率来实现,而这对于消费移动设备网络来说是前所未有的。虽然此类毫米波频率有可能为射频 (RF) 吞吐量提供同样多或更多的带宽,但这种高频率的传输距离和穿透植被和建筑物的能力都不如低频和慢频。为了规避这些射频覆盖和穿透问题,运营商部署了更多的基站,尤其是在密集的城市地区。

因此,无线运营商正在全国范围内增设约 25 万个小型基站,以适应毫米波频率的广泛使用。虽然有多种类型的基站配置,可以应对从十几个附近设备到数百个连接,但大多数基站都是紧凑而分散的。这些低功耗节点只有背包大小,由无线电设备和天线组成。

助力 5G 高速传输

除了预计 5G 将提高数据量和速度外,基站的设计耗电量甚至会低于当前的 4G 基础设施。5G 基站有望减少低频连接中常见的“常开 (always-on)”信号传输量。这样,5G 基站就可以切换到“睡眠模式”,与当前的怠速系统相比,能耗可能降低多达 10 倍。

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同样,多输入、多输出 (MIMO) 架构的使用——它让 5G 运营商可以将信号从基站精确地指向预定的接收器——可为接收器提供最佳信号(而不是以高功率的方式向所有方向传输信号)。因此,每个接收器消耗的能量更少,基站可以用相同的频率向不同方向的其他接收器传输信号,从而实现前所未有的灵活性。

设计与 5G 兼容的设备

网络基础设施的发展只是 5G 网络部署的一个方面。无论网络结构如何,设备制造商现在就必须做好准备,通过确定最佳的射频设备设计来充分利用 5G 的优势。与基站一样,这些设计必须采用完全不同且更加复杂的方法。

设备制造商必须确定他们希望每个设备使用 5G 网络的哪些部分。现有的射频电子设备和天线足以满足简易、低带宽设备的要求,例如许多物联网产品。然而,支持高性能智能手机和 5G 接入路由器的最佳方式是使用现有的较低频率(6 GHz 以下)或针对毫米波(30 GHz 以上)的优化射频电子设备以及额外的毫米波天线。

5G 天线放置在印刷电路板上或附近的射频性能的高低取决于天线与产品的集成程度。设备制造商应求助于射频工程师来定义和实施最佳射频设计实践,以便针对每台设备调整和优化天线,从而提高无线性能。

毫米波 5G 的设计不仅需要关注天线,还需要关注天线的馈线/导线和连接。这些连接器的额定速度必须超过 10 GHz。要从每台设备上的 5G 电子设备获取信号,就需要对每台高频 5G 设备的端到端信号完整性给予高度关注。这种对信号完整性的关注将决定这些设备的性能以及能否利用超高速 5G 信号。

对发射和接收 5G 频率的组件进行周到的设计,对于下一代网络的无缝推广至关重要。要进一步了解构建 5G 基础设施所需的技术,请阅读 Molex 莫仕最新的 5G 白皮书。了解有关 Molex 莫仕无线解决方案的更多信息